一种喹啉羧酸酯类有机杂环小分子的应用

1.本发明属于定量定性分析和有机凝胶领域，具体涉及一类喹啉羧酸酯与水合肼的快速专一反应性小分子凝胶及其对水合肼的定量检测和定性识别。


背景技术：

2.有机小分子凝胶是具有明确的结构和分子量的有机小分子在一定溶剂（有机溶剂、水、离子液等）中，并在一定条件下（加热、冷却、超声或其他外力）形成的能够自支持的软物质，微观上呈有序分子排列的空间网络结构，可以过滤分离。而大多数有机小分子凝胶多集中于物理性凝胶，即凝胶分子在溶剂中加热溶解，然后冷却成胶，凝胶因子化学结构复杂，成本较高，不易制备，对于化学反应性凝胶的研究报道都偏少。
3.水合肼又称水合联氨，分子式n2h4·
h2o，是无色透明的油状发烟液体。水合肼是一种极为常见的化工与制药的原料，工业用量大，易产生大量废水，在我国《地表水环境质量标准》( gb838－2002)中，将水合肼列为集中式生活饮用水地表水源地80个特定检测项目之一。水合肼极性大、相对分子质量低、无发色团、没有碳原子，如何快速、简便、高灵敏地监测水合肼的残留量非常重要。
4.目前，测定水合肼的方法有对二甲氨基苯甲醛分光光度法、糠醛衍生化-液液萃取-气相色谱质谱法、流动注射法。其中以对二甲氨基苯甲醛和糠醛衍生化都是采用化学反应生成衍生物的方法进行标定，其缺点就是衍生化时间较长，约24小时，有时还需要加热，衍生不彻底，造成检测不准确等缺点。
5.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种喹啉羧酸酯类有机杂环小分子测定水合肼的衍生化方法，即将喹啉羧酸酯的醇溶液与水合肼混合，能快速反应形成凝胶物质，可以过滤分离并称重鉴定，其衍生化反应时间短，定量反应，因此测定检测水合肼的准确度高。
7.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种喹啉羧酸酯类有机杂环小分子的应用，所述喹啉羧酸酯类有机杂环小分子在水合肼的定量检测和定性识别中的应用。
8.进一步，所述喹啉羧酸酯类有机杂环小分子包括喹啉-2-甲酸甲酯、喹啉-2-甲酸乙酯、喹啉-3-甲酸甲酯、喹啉-3-甲酸乙酯，其具体化学结构式为：
。
9.进一步，所述喹啉羧酸酯类有机杂环小分子的醇溶液与水合肼反应形成化学反应性小分子凝胶，因此可应用于水合肼的定量检测和定性识别，具体方法如下：（1）将喹啉羧酸酯类有机杂环小分子加到醇溶液中，在室温下超声溶解，得到透明溶液；（2）然后将水合肼滴入上述透明溶液中，混合均匀后，静置后得到乳白色凝胶，反应过程如下：。
10.进一步，所述步骤（1）中的醇溶液为甲醇或乙醇。
11.进一步，所述喹啉羧酸酯类有机杂环小分子与水合肼的摩尔比为1:（0.5-2），以0.001mol喹啉羧酸酯类有机杂环小分子为基准，需要醇溶液2ml。
12.进一步，所述步骤（2）中静置时间为10-30分钟。
13.进一步，所述的喹啉羧酸酯类有机杂环小分子的应用典型方法如下：（1）将0.187 g（0.001mol） 喹啉羧酸酯溶解于2ml甲醇或乙醇中，得到淡白色透明溶液；（2）将0.124（0.002mol）水合肼滴入上述溶液中，混合均匀后常温下静置10
ꢀ‑
30min，得到乳白色凝胶。
14.将所得乳白色凝胶过滤分离，干燥称重，计算收率，该方法衍生化反应时间短，定量反应，因此测定检测水合肼的准确度高。
15.本发明的有益效果：本发明公开了一种喹啉羧酸酯类与水合肼在醇类溶液中快速生成小分子凝胶应用于水合肼的定量检测与定性识别，所述的喹啉羧酸酯为喹啉-2-甲酸甲酯（或乙酯）和喹啉-3-甲酸甲酯（或乙酯），喹啉羧酸酯为市面常见化学分子，来源广泛，结构简单，易于获取，与水合肼成胶时间快，大约10分钟。若将水合肼分别换成氨水、苯肼、甲胺、乙胺，则氨水、苯肼、甲胺、乙胺与喹啉羧酸酯在醇类溶液中则保持溶液状态，没有形成凝胶；将制备分离纯化得到的喹啉甲酰肼类化合物，再次用醇溶解后，则不再成胶，添加水合肼亦不成胶，因此本发明公开的喹啉羧酸酯可应用于水合肼的定量检测与定性识别。
附图说明
16.图1为喹啉羧酸酯与水合肼、氨水反应的效果图，（左：喹啉羧酸-2-甲酯与水合肼形成凝胶；右：喹啉羧酸-2-甲酯与氨水呈溶液）图2为实施例1中喹啉羧酸-2-甲酯与水合肼形成凝胶的扫描电镜图。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
18.实施例1本实施例喹啉羧酸酯类有机杂环小分子在水合肼的定量检测和定性识别中的应用如下：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187 g（0.001mol） 喹啉-2-羧酸甲酯溶解于2ml甲醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.062g（0.001mol）水合肼滴入上述溶液中，混合均匀，常温静置20分钟得到凝胶。过滤干燥得喹啉-2-羧酸甲酰肼0.188g，收率100%。
19.对所得的凝胶运用扫描电镜进行凝胶微观结构分析，电镜结果显示，该小分子凝胶微观结构呈微米级长纤维，其电镜照片见图2。进一步研究发现，喹啉羧酸酯的甲醇溶液遇到水合肼之后，二者在甲醇中迅速发生了酯的肼解反应，根据有机化学反应的相关知识，具体化学反应式如下：。
20.经过对凝胶反应产物的分离和结构鉴定，确定其成胶后生成了喹啉甲酰肼，其质谱与核磁氢谱数据如：喹啉-2-甲酰肼：ms：m/z: [m+1]:188。
[0021]
1h nmr (400 mhz, dmso-d6)：10.01（s,1h）,8.53（d, j=8.5hz，1h）, 8.06（dd, j=12.5, 8.3hz, 6h）,7.84(ddd, j=8.4, 6.9, 1.4hz, 1h), 7.68(ddd, j=8.1, 6.9, 1.1hz, 1h), 4.64(s, 2h)。
[0022]
喹啉-3-甲酰肼：ms：m/z: [m+1]:188。
[0023]
1h nmr (400 mhz, dmso-d6)：10.09 (s, 1h), 9.23(d, j= 2.2 hz, h), 8.77 (d, j= 2.0 hz, 1h), 8.06 (m, 2h), 7.84 (ddd, j= 8.5, 6.9, 1.4 hz, 1h), 7.67(ddd, j= 8.l, 6.9, 1.1 hz, 1h), 4.64 (s, 2h)。
[0024]
实施例2本实施例喹啉羧酸酯类有机杂环小分子在水合肼的定量检测和定性识别中的应用如下：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187 g（0.001mol） 喹啉-2-羧酸甲酯溶解于2ml甲醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.124g（0.002mol）水合肼滴入上述溶液中，混合均匀，常温静置20分钟得到凝胶。过滤干燥得喹啉-2-羧酸甲酰肼0.188g，收率100%。
[0025]
实施例3本实施例喹啉羧酸酯类有机杂环小分子在水合肼的定量检测和定性识别中的应用如下：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187 g（0.001mol） 喹啉-2-羧酸甲酯溶解于2ml甲醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.03g（0.0005mol）水合肼滴入上述溶液中，混合均
匀，常温静置30分钟得到凝胶。过滤干燥得喹啉-2-羧酸甲酰肼0.09g，收率50%。
[0026]
实施例4本实施例喹啉羧酸酯类有机杂环小分子在水合肼的定量检测和定性识别中的应用如下：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.201g（0.001mol） 喹啉-2-羧酸乙酯溶解于2ml乙醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.062g（0.001mol）水合肼滴入上述溶液中，混合均匀，常温静置30分钟得到白色凝胶。
[0027]
过滤干燥得喹啉-2-羧酸甲酰肼0.188g，收率100%。
[0028]
实施例5本实施例喹啉羧酸酯类有机杂环小分子在水合肼的定量检测和定性识别中的应用如下：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187 g（0.001mol）喹啉-3-羧酸甲酯溶解于2ml甲醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.062g（0.001mol）水合肼滴入上述溶液中，混合均匀，常温静置30分钟得到凝胶。过滤干燥得喹啉-3-羧酸甲酰肼0.188g，收率100%。
[0029]
实施例6本实施例喹啉羧酸酯类有机杂环小分子在水合肼的定量检测和定性识别中的应用如下：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.201g（0.001mol） 喹啉-3-羧酸乙酯溶解于2ml乙醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.062g（0.001mol）水合肼滴入上述溶液中，混合均匀，常温静置10分钟得到白色凝胶。过滤干燥得喹啉-3-羧酸甲酰肼0.188g，收率100%。
[0030]
对比例1喹啉羧酸酯类有机杂环小分子用于氨水识别：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187 g（0.001mol）喹啉-2-羧酸甲酯溶解于2ml甲醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.078g（0.001mol）氨水滴入上述溶液中，混合均匀，常温静置3小时，体系呈溶液状态，且底部出现少许沉淀，不成胶。
[0031]
对比例2喹啉羧酸酯类有机杂环小分子用于甲胺识别：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187 g（0.001mol）喹啉-2-羧酸甲酯溶解于2ml甲醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.88g（0.001mol，40%水溶液）甲胺滴入上述溶液中，混合均匀，常温静置3小时，体系呈溶液状态，且底部出现少许沉淀，不成胶。
[0032]
对比例3喹啉羧酸酯类有机杂环小分子用于乙胺识别：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187 g（0.001mol）喹啉-2-羧酸甲酯溶解于2ml甲醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.128g（0.002mol, 70%水溶液）乙胺滴入上述溶液中，混合均匀，常温静置3小时，体系呈溶液状态，且底部出现少许沉淀，不成胶。
[0033]
对比例4喹啉羧酸酯类有机杂环小分子用于苯肼识别：取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187 g（0.001mol）喹啉-2-羧酸甲酯溶解于2ml甲醇中，超声将其溶解，得透明溶液；然后将0.108g（0.001mol）苯肼滴入上述溶液中，混合均匀，
常温静置3小时，体系呈溶液状态，且底部出现少许沉淀，不成胶。
[0034]
对比例5取一个5ml螺口玻璃瓶，将0.187g（0.001mol） 喹啉-2-酰肼溶解于2ml甲醇中，加热将其溶解，得浅黄色溶液；然后常温静置3小时，体系呈浅黄色溶液，底部出现沉淀，不成胶，向其中添加水合肼，亦不成胶，说明喹啉羧酸-2-甲酯是在与水合肼混合后的反应过程中形成的凝胶，形成凝胶后喹啉羧酸-2-甲酯转化为喹啉羧酸-2-甲酰肼。但是直接采用事先制备好的喹啉羧酸-2-甲酰肼，分散于甲醇中，其并不形成凝胶，这也从另一方面证明喹啉羧酸-2-甲酯的反应成胶特性，以及对水合肼的识别特性。
[0035]
本发明公开了一种喹啉羧酸酯类与水合肼在醇类溶液中快速反应而生成小分子凝胶，所述的喹啉羧酸酯为喹啉-2-甲酸甲酯（或乙酯）和喹啉-3-甲酸甲酯（或乙酯），喹啉羧酸酯为市面常见化学药品，来源广泛。首先将喹啉羧酸酯在醇类溶剂中溶解后，然后向其加入水合肼，静置10-30分钟，即可形成乳白色致密凝胶（见图1左，以喹啉羧酸-2-甲酯为例），将得到的凝胶过滤干燥称重，计算产率可测定水合肼含量。
[0036]
将水合肼分别换成氨水、苯肼、甲胺、乙胺，则氨水、苯肼、甲胺、乙胺与喹啉羧酸酯在醇类溶液中则一直保持溶液状态，没有形成凝胶（见图1右，以喹啉羧酸-2-甲酯和氨水为例）。
[0037]
而将制备分离纯化得到的喹啉甲酰肼类化合物，再次用醇溶解后，只能得到溶液，不再成胶，向其中添加水合肼，亦不成胶。因此本发明公开的喹啉羧酸酯可应用于水合肼的定量检测与定性识别。
[0038]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。